JPH0678552A - Control circuit for voltage inverter - Google Patents
Control circuit for voltage inverterInfo
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- JPH0678552A JPH0678552A JP4226307A JP22630792A JPH0678552A JP H0678552 A JPH0678552 A JP H0678552A JP 4226307 A JP4226307 A JP 4226307A JP 22630792 A JP22630792 A JP 22630792A JP H0678552 A JPH0678552 A JP H0678552A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、出力側にリアクトル
とコンデンサとで構成したフィルタを備えて、瞬時電圧
制御により直流を交流に変換する電圧形インバータの制
御回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control circuit for a voltage source inverter which has a filter composed of a reactor and a capacitor on the output side and which converts direct current into alternating current by instantaneous voltage control.
【0002】[0002]
【従来の技術】図10は出力側にリアクトルとコンデン
サとで構成したフィルタを備えて瞬時電圧制御を行って
いる電圧形インバータの制御回路の従来例を示した回路
図であるが、この図10に示している従来例回路の動作
は以下の通りである。即ち直流電源2からの直流電力は
インバータ3で交流電力に変換され、この交流電力はイ
ンバータ3の出力側に設けたLCフィルタ4(フィルタ
リアクトル5とフィルタコンデンサ6とで構成)を介し
て負荷7へ供給される。ここでLCフィルタ4の出力電
圧vO を出力電圧検出器11で検出し、整流器12を介
して平均値電圧vM に変換する。電圧設定器13が設定
している平均値電圧指令値vMSとこの平均値電圧vM と
の偏差を平均値電圧調節器14へ入力することで、この
平均値電圧調節器14はその入力偏差を零に制御する信
号を出力する。一方、電圧信号をこれに対応した周波数
信号に変換するV/F変換器15とメモリー16とによ
り所望周波数の正弦波信号が得られる。乗算器17はこ
の正弦波信号と、前述した平均値電圧調節器14の出力
信号との積を演算して、正弦波形で振幅と周波数とが所
望値の出力電圧指令値vOSを出力する。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional example of a control circuit of a voltage source inverter which is provided with a filter composed of a reactor and a capacitor on the output side to perform instantaneous voltage control. The operation of the conventional circuit shown in FIG. That is, the DC power from the DC power supply 2 is converted into AC power by the inverter 3, and this AC power is loaded through the LC filter 4 (composed of the filter reactor 5 and the filter capacitor 6) provided on the output side of the inverter 3 into the load 7 Is supplied to. Here detects the output voltage v O of the LC filter 4 by the output voltage detector 11, via a rectifier 12 for converting the average value voltage v M. By inputting the deviation between the average value voltage command value v MS set by the voltage setter 13 and the average value voltage v M to the average value voltage adjuster 14, the average value voltage adjuster 14 receives the input deviation. Outputs a signal that controls to zero. On the other hand, a sine wave signal having a desired frequency is obtained by the V / F converter 15 and the memory 16 which convert the voltage signal into a frequency signal corresponding to the voltage signal. The multiplier 17 calculates the product of this sine wave signal and the output signal of the average value voltage regulator 14 described above, and outputs the output voltage command value v OS whose amplitude and frequency are desired values with a sine waveform.
【0003】電圧調節器18はこの出力電圧指令値vOS
と出力電圧検出器11が検出する出力電圧vO との偏差
を入力し、瞬時値制御によりこの入力偏差を零にする制
御信号を出力する。インバータ3はこの電圧調節器18
の出力信号で制御されて所定の電圧と周波数の交流を負
荷7へ供給する。The voltage regulator 18 uses this output voltage command value v OS.
And an output voltage v O detected by the output voltage detector 11 are input, and a control signal for making the input deviation zero by instantaneous value control is output. The inverter 3 uses this voltage regulator 18
Is supplied to the load 7 under the control of the output signal of AC.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図10に
示しているインバータ3を制御する従来例回路では、負
荷7が起動する際の突入電流が過大になった場合の保護
や、負荷短絡事故時の短絡電流に対する保護などの保護
機能を付加するのが簡単には出来ない不都合がある。更
に、整流器のように非線形特性を有する負荷を接続した
場合には、LCフィルタ4を介して出力される電圧波形
の歪み率が大きくなってしまう不都合も発生する。However, in the conventional circuit for controlling the inverter 3 shown in FIG. 10, protection is provided when an inrush current becomes excessive when the load 7 starts up, and when a load short circuit accident occurs. There is the inconvenience that it is not easy to add a protection function such as protection against short-circuit current. Further, when a load having a non-linear characteristic such as a rectifier is connected, there is a disadvantage that the distortion rate of the voltage waveform output via the LC filter 4 becomes large.
【0005】そこでこの発明の目的は、正弦波形の交流
を出力する瞬時値制御の電圧形インバータが、負荷側の
過電流に対処出来る保護機能を備え、又負荷が非線形特
性の場合でも波形の歪み率を小さい値に抑制出来るよう
にすることにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a voltage-type inverter of instantaneous value control which outputs a sinusoidal waveform AC with a protection function capable of coping with an overcurrent on the load side, and to distort the waveform even when the load has a non-linear characteristic. It is to be able to suppress the rate to a small value.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の電圧形インバータの制御回路は、直流を
交流に変換するインバータの交流出力側にリアクトルと
コンデンサとでなるフィルタを設け、このフィルタ出力
側で検出する出力電圧検出値と別途に設定する出力電圧
指令値との偏差を入力して、この入力偏差を零にする制
御信号を出力する電圧調節手段を備え、この電圧調節手
段の出力信号で前記インバータを制御する電圧形インバ
ータの制御回路において、前記電圧調節手段が出力する
制御信号と前記インバータ出力側で検出するインバータ
電流検出値との偏差を入力して、この入力偏差を零にす
る制御信号を出力する電流調節手段を備え、この電流調
節手段の出力信号で前記インバータを制御するが、この
とき前記出力電圧指令値と出力電圧検出値及び前記イン
バータ出力側で検出するインバータ電流検出値をそれぞ
れd軸とq軸による同期回転座標系の2つの成分に変換
し、各軸毎の出力電圧指令値と出力電圧検出値との偏差
を零にする制御信号とを別個に出力する電圧調節手段
と、前記電圧調節手段が出力する各軸毎の制御信号と前
記インバータ出力側で検出する各軸毎のインバータ電流
検出値との偏差を零にする制御信号を別個に出力する電
流調節手段と、これら電流調節手段のd軸出力信号とq
軸出力信号を入力して前記インバータを制御する制御率
と位相角とに変換する制御信号変換手段とを備えるが、
これら電圧調節手段と電流調節手段の出力側には非干渉
回路網を別個に設ける。或いは前記電圧調節手段は、前
記出力電圧検出値と別途に設定する出力電圧指令値との
偏差値に比例する量を演算する第1ゲインと、前記フィ
ルタ出力側で検出する出力電圧検出値の微分値を演算す
る電圧微分値演算手段と、この電圧微分値に比例する量
を演算する第2ゲインと、これら第1ゲインの出力と第
2ゲインの出力とを加算する加算手段と、この加算演算
結果を比例積分する比例積分演算手段とで構成するもの
とする。In order to achieve the above object, a control circuit for a voltage source inverter according to the present invention is provided with a filter composed of a reactor and a capacitor on an AC output side of an inverter for converting DC into AC. The voltage adjusting means is provided which inputs a deviation between an output voltage detection value detected on the filter output side and an output voltage command value which is separately set, and outputs a control signal for making the input deviation zero. In the control circuit of the voltage source inverter which controls the inverter by the output signal of, the deviation between the control signal output by the voltage adjusting means and the inverter current detection value detected at the inverter output side is input, and this input deviation is calculated. A current adjusting means for outputting a control signal to make it zero is provided, and the inverter is controlled by the output signal of the current adjusting means. The command value, the output voltage detection value, and the inverter current detection value detected on the inverter output side are converted into two components of the synchronous rotation coordinate system based on the d axis and the q axis, respectively, and the output voltage command value and the output voltage for each axis are converted. Voltage adjusting means for separately outputting a control signal for making the deviation from the detected value zero, control signals for each axis output by the voltage adjusting means, and inverter current detection for each axis detected at the inverter output side Current control means for separately outputting a control signal for making the deviation from the value zero, and the d-axis output signals of these current control means and q
A control signal conversion means for inputting a shaft output signal and converting the control rate and the phase angle for controlling the inverter,
A non-interference network is separately provided on the output side of the voltage adjusting means and the current adjusting means. Alternatively, the voltage adjusting means calculates a quantity proportional to a deviation value between the output voltage detection value and an output voltage command value set separately, and a differential of the output voltage detection value detected on the filter output side. Voltage differential value calculation means for calculating a value, second gain for calculating an amount proportional to the voltage differential value, addition means for adding the output of the first gain and the output of the second gain, and the addition calculation The result is proportionally integrated with a proportional integral calculating means.
【0007】[0007]
【作用】インバータを制御するべく電流調節器を設ける
が、この電流調節器への電流指令値は電圧調節器が出力
するので、この電流指令値を制限することによりインバ
ータ出力電流が過大になるのを抑制するし、このときの
電流信号と電圧信号とをそれぞれ回転座標系であるd軸
成分とq軸成分とに分解し、電流調節回路に非干渉回路
を設置することにより、これらd軸成分とq軸成分を独
立したスカラ量により制御することで試験調整を容易な
らしめている。更に電流調節器への電流指令値は電流制
御ループの外側に設けた電圧制御ループの電圧調節器が
与えるので、試験調整を容易にするべくこの電圧調節回
路にも非干渉回路を設置する。又電圧調整手段は可変構
造形にして所謂滑り状態制御を行わせることで目標値へ
の追従を高速で行わせる。A current controller is provided to control the inverter, but the voltage commander outputs the current command value to this current controller, so limiting the current command value causes the inverter output current to become excessive. By suppressing the current signal and the voltage signal at this time into a d-axis component and a q-axis component, which are rotational coordinate systems, respectively, and installing a non-interference circuit in the current adjusting circuit, these d-axis components The test adjustment is facilitated by controlling the and q-axis components by independent scalar quantities. Further, since the current command value to the current regulator is given by the voltage regulator of the voltage control loop provided outside the current control loop, a non-interference circuit is also installed in this voltage regulation circuit to facilitate the test adjustment. Further, the voltage adjusting means is of a variable structure type so as to perform so-called sliding state control, so that the target value can be tracked at high speed.
【0008】[0008]
【実施例】図1は本発明の第1実施例を表した回路図で
あるが、この第1実施例回路に図示の直流電源2、イン
バータ3、LCフィルタ4、負荷7、出力電圧検出器1
1、整流器12、電圧設定器13、平均値電圧調節器1
4、V/F変換器15、メモリー16、乗算器17、及
び電圧調節器18の名称・用途・機能は図10で既述の
従来例回路の場合と同じであるから、これらの説明は省
略する。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. The DC power supply 2, inverter 3, LC filter 4, load 7, output voltage detector shown in the first embodiment circuit are shown. 1
1, rectifier 12, voltage setting device 13, average value voltage regulator 1
4, the names / applications / functions of the V / F converter 15, the memory 16, the multiplier 17, and the voltage regulator 18 are the same as those in the conventional circuit described above with reference to FIG. To do.
【0009】この第1実施例回路では、電圧調節器18
を構成要素にしている電圧制御ループの内側に電流調節
ループを設けている。即ちインバータ3の出力側にイン
バータ電流検出器21を設け、このインバータ電流検出
器21が検出するインバータ電流iI と、前述した電圧
調節器18が出力するインバータ電流指令値iISとの偏
差をインバータ電流検出器21へ入力させることで、こ
のインバータ電流検出器21はその入力偏差を零に制御
する信号を出力する。インバータ3はこのインバータ電
流検出器21の出力信号で制御される。従って前述した
インバータ電流指令値iISを制限することでインバータ
3の過電流保護を容易に行うことが出来る。In the circuit of the first embodiment, the voltage regulator 18
The current regulation loop is provided inside the voltage control loop whose component is. That is, an inverter current detector 21 is provided on the output side of the inverter 3, and the deviation between the inverter current i I detected by the inverter current detector 21 and the inverter current command value i IS output by the voltage regulator 18 is calculated by the inverter. By inputting to the current detector 21, this inverter current detector 21 outputs a signal for controlling the input deviation to zero. The inverter 3 is controlled by the output signal of the inverter current detector 21. Therefore, by limiting the above-described inverter current command value i IS , the overcurrent protection of the inverter 3 can be easily performed.
【0010】図2は本発明の第2実施例を表した回路図
であるが、この第2実施例回路に図示の直流電源2、イ
ンバータ3、LCフィルタ4、負荷7、出力電圧検出器
11、整流器12、電圧設定器13、平均値電圧調節器
14、V/F変換器15、メモリー16、及び乗算器1
7の名称・用途・機能は図10で既述の従来例回路の場
合と同じであり、インバータ電流検出器21と電流調節
器22の名称・用途・機能は図1で前述した第1実施例
回路の場合と同じであるから、これらの説明は省略す
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. The DC power supply 2, the inverter 3, the LC filter 4, the load 7, the output voltage detector 11 shown in the circuit of the second embodiment. , Rectifier 12, voltage setting device 13, average value voltage regulator 14, V / F converter 15, memory 16, and multiplier 1
The name, application, and function of 7 are the same as those in the conventional circuit described above in FIG. 10, and the names, applications, and functions of the inverter current detector 21 and the current regulator 22 are the same as those of the first embodiment described above with reference to FIG. The description is omitted because it is the same as the case of the circuit.
【0011】この第2実施例回路ではLCフィルタ4の
出力側に出力電流iO を検出するための出力電流検出器
23を設け、且つ電圧調節器18の代わりに可変構造形
の電圧調節器30を備える。この電圧調節器30は出力
電圧vO とこの出力電圧vOの微分値に比例する量との
和による切り換え直線上に制御応答を拘束する、所謂滑
り状態制御とすることで、非線形負荷のような負荷パラ
メータ変化を抑制するので、負荷電圧の波形歪みの改善
に大きな効果が得られるが、この可変構造形の電圧調節
器30の詳細については後述する。In the circuit of the second embodiment, an output current detector 23 for detecting the output current i O is provided on the output side of the LC filter 4, and the voltage regulator 30 having a variable structure is used instead of the voltage regulator 18. Equipped with. This voltage regulator 30 constrains the control response to the switching straight line by the sum of the amount proportional to the differential value of the output voltage v O of the output voltage v O Toko, by a so-called slip state control, as non-linear loads Since a large change in the load parameter is suppressed, a great effect can be obtained in improving the waveform distortion of the load voltage. Details of the variable structure type voltage regulator 30 will be described later.
【0012】図3は図2の第2実施例回路に図示のLC
フィルタの各部の電圧・電流を記載した回路図であっ
て、フィルタリアクトル5,フィルタコンデンサ6,及
び負荷7をU,V,Wなる3相回路で表している。フィ
ルタリアクトル5のインダクタンスをL、フィルタコン
デンサ6のキャパシタンスをCとすると下記に示す数1
と数2が成立する。FIG. 3 shows the LC shown in the second embodiment circuit of FIG.
It is the circuit diagram which described the voltage / current of each part of a filter, and is showing the filter reactor 5, the filter capacitor 6, and the load 7 by the three-phase circuit called U, V, and W. When the inductance of the filter reactor 5 is L and the capacitance of the filter capacitor 6 is C, the following equation 1
And the number 2 holds.
【0013】[0013]
【数1】 [Equation 1]
【0014】[0014]
【数2】 [Equation 2]
【0015】但し、数1と数2に記載のインダクタンス
LとキャパシタンスCは数3で、インバータ電圧(相電
圧)vI と出力電圧(相電圧)vO 及びインバータ中性
点電圧に対する電位vN は数4で、更にインバータ電流
iI と出力電流iO 及びコンデンサ電流iC は数5でそ
れぞれ表される。However, the inductance L and the capacitance C described in the formulas 1 and 2 are the formula 3, and the inverter voltage (phase voltage) v I , the output voltage (phase voltage) v O, and the potential v N with respect to the inverter neutral point voltage. Is expressed by Equation 4, and the inverter current i I , output current i O, and capacitor current i C are expressed by Equation 5, respectively.
【0016】[0016]
【数3】 [Equation 3]
【0017】[0017]
【数4】 [Equation 4]
【0018】[0018]
【数5】 [Equation 5]
【0019】尚、vIU=vUN+vN , vIV=vVN+v
N , vIW=vWN+vN である。且つ3相が平衡している
ならば、vUN+vVN+vWN=0であることから、数2に
示しているインバータ中性点電圧に対する電位vN は下
記に示す如くになる。 vN =(vIU+vIV+vWN)/3 従って前述の数2は下記の数6となる。但し数6に記載
のGは数7に示す如くになる。Note that v IU = v UN + v N, v IV = v VN + v
N, v IW = v WN + v N. If the three phases are balanced, v UN + v VN + v WN = 0, so the potential v N with respect to the inverter neutral point voltage shown in Formula 2 is as shown below. v N = (v IU + v IV + v WN ) / 3 Therefore, the above-mentioned equation 2 becomes the following equation 6. However, G described in Expression 6 becomes as shown in Expression 7.
【0020】[0020]
【数6】 [Equation 6]
【0021】[0021]
【数7】 [Equation 7]
【0022】3相/2相変換行列C0 は下記の数8に示
される。この変換行列C0 を用いることで電圧V、電流
Iは下記の数9と数10に示すようにd−q軸座標系に
変換される。The three-phase / two-phase conversion matrix C 0 is shown in the following equation 8. By using this conversion matrix C 0 , the voltage V and the current I are converted into the dq axis coordinate system as shown in the following Expressions 9 and 10.
【0023】[0023]
【数8】 [Equation 8]
【0024】[0024]
【数9】 [Equation 9]
【0025】[0025]
【数10】 [Equation 10]
【0026】ここで数9と数10とにより、前述した数
6は下記の数11となる。従って数12が得られる。[Mathematical formula-see original document] Here, from the equations 9 and 10, the aforementioned equation 6 becomes the following equation 11. Therefore, Equation 12 is obtained.
【0027】[0027]
【数11】 [Equation 11]
【0028】[0028]
【数12】 [Equation 12]
【0029】但し下記の数13と数14とから数15が
成立する。その結果、前述の数12は下記の数16とな
る。However, from the following equations 13 and 14, equation 15 is established. As a result, the above formula 12 becomes the following formula 16.
【0030】[0030]
【数13】 [Equation 13]
【0031】[0031]
【数14】 [Equation 14]
【0032】[0032]
【数15】 [Equation 15]
【0033】[0033]
【数16】 [Equation 16]
【0034】これと同様に前述の数1は数17となるの
で、その結果数18が得られる。Similarly, since the above-mentioned equation 1 becomes equation 17, the result is equation 18.
【0035】[0035]
【数17】 [Equation 17]
【0036】[0036]
【数18】 [Equation 18]
【0037】但し下記の数19であることから、数17
は数20となる。However, since it is the following equation 19, the equation 17
Is the number 20.
【0038】[0038]
【数19】 [Formula 19]
【0039】[0039]
【数20】 [Equation 20]
【0040】これら数16,数20から下記の数21,
数22が得られる。From these equations 16 and 20, the following equation 21,
Equation 22 is obtained.
【0041】[0041]
【数21】 [Equation 21]
【0042】[0042]
【数22】 [Equation 22]
【0043】出力電圧の2軸変換は下記の数23,数2
4である。Two-axis conversion of the output voltage is performed by the following equations 23 and 2
It is 4.
【0044】[0044]
【数23】 [Equation 23]
【0045】[0045]
【数24】 [Equation 24]
【0046】尚、VC =VO であることから下記の数2
5が得られる。従ってIC は数26に示す如くになる。Since V C = V O , the following equation 2
5 is obtained. Therefore, I C becomes as shown in Expression 26.
【0047】[0047]
【数25】 [Equation 25]
【0048】[0048]
【数26】 [Equation 26]
【0049】それ故d−q座標系における電圧設定値v
S は下記に示す如くになる。 vS =〔vSd,vSq〕=〔√3/2・E,0〕 前述の数21から下記の数27、従って数28が得られ
る。Therefore, the voltage setting value v in the dq coordinate system
S becomes as shown below. v S = [v Sd , v Sq ] = [√3 / 2E, 0] From the above Expression 21, the following Expression 27, and therefore Expression 28, are obtained.
【0050】[0050]
【数27】 [Equation 27]
【0051】[0051]
【数28】 [Equation 28]
【0052】図11はLCフィルタの2軸変換の従来例
を説明する説明図であって、前述の数27または数28
がこの説明図で表現される。これら数27,数28は干
渉系であって、vC =〔vCd,vCq〕T は外乱となる。
ここで2軸成分を非干渉となるようにするためには、数
29に示すFなる伝達特性を有する回路網を図11に挿
入すればよく、その結果、数30が得られる。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a conventional example of two-axis conversion of an LC filter.
Is represented in this illustration. These equations 27 and 28 are interference systems, and v C = [v Cd , v Cq ] T is a disturbance.
Here, in order to make the biaxial components non-interfering, it is sufficient to insert a circuit network having a transfer characteristic F shown in Expression 29 into FIG. 11, and as a result, Expression 30 is obtained.
【0053】[0053]
【数29】 [Equation 29]
【0054】[0054]
【数30】 [Equation 30]
【0055】この結果、2軸成分は独立となる。これは
電流制御ループを構成している電流調節器22の出力信
号u=〔ud ,uq 〕T に対して数31に示す演算を施
すことを意味しており、この数31は数32に変形する
ことが出来る。As a result, the biaxial components are independent. This output signal of the current regulator 22 constituting the current control loop u = [u d, u q] means a performing an operation shown in Formula 31 with respect to T, the number 31 is the number 32 It can be transformed into
【0056】[0056]
【数31】 [Equation 31]
【0057】[0057]
【数32】 [Equation 32]
【0058】図4は本発明の第3実施例を表したLCフ
ィルタの2軸変換の説明図である。ここで、d(ud )
/dt=udA、d(uq )/dt=uqAとすると、この
図4に示すように電流調節器22の出力にF1 なる伝達
特性(数32参照)を有する第2非干渉回路網50を設
置すれば、電流調節器22の出力はudA,uqAとなる。
但し図4においてf=1,g=ωである。電流調節器2
2は比例積分形であり、2軸変換された電流Id ,Iq
が電流指令値ISd,ISqに一致するように制御される。
図4に示す第2非干渉回路網50を介して、d−q軸で
の出力電圧指令値vSd,vSqを電流調節器22の出力u
dA,uqAから求めることが出来る。FIG. 4 is an explanatory view of the biaxial conversion of the LC filter showing the third embodiment of the present invention. Here, d (u d)
If / dt = u dA and d (u q ) / dt = u qA , then the second non-interference circuit having the transfer characteristic F 1 (see Eq. 32) at the output of the current regulator 22 as shown in FIG. by installing the network 50, the output of the current regulator 22 u dA, the u qA.
However, in FIG. 4, f = 1 and g = ω. Current regulator 2
Reference numeral 2 is a proportional-integral type, and currents I d and I q converted by two axes are
Is controlled so as to match the current command values I Sd and I Sq .
The output voltage command values v Sd and v Sq on the dq axes are output to the output u of the current regulator 22 via the second non-interference network 50 shown in FIG.
It can be calculated from dA and u qA .
【0059】図6はインバータのパルス幅変調制御用信
号の変換を説明する説明図であって、上述により求めた
d−q軸での出力電圧指令値vSd,vSqから、インバー
タをパルス幅変調制御するための制御率λと位相角θを
求める演算が、制御信号変換回路70で行われる。即ち
出力電圧の2軸成分を独立に制御することでインバータ
のパルス幅変調制御信号を得ている。FIG. 6 is an explanatory view for explaining the conversion of the signal for controlling the pulse width modulation of the inverter, in which the pulse width of the inverter is changed from the output voltage command values v Sd and v Sq on the dq axes obtained as described above. The control signal conversion circuit 70 performs the calculation for obtaining the control rate λ and the phase angle θ for the modulation control. That is, the pulse width modulation control signal of the inverter is obtained by independently controlling the biaxial components of the output voltage.
【0060】次にd−q軸での出力電流指令値iSd,i
Sqは下記により作成される。即ち前述の数20から下記
の数33、従って数34が得られる。Next, output current command values i Sd , i on the dq axes
Sq is created by the following. That is, the following expression 33 and thus expression 34 are obtained from the above expression 20.
【0061】[0061]
【数33】 [Expression 33]
【0062】[0062]
【数34】 [Equation 34]
【0063】図12はLCフィルタの2軸変換の従来例
を説明する説明図であって、前述の数33または数34
がこの説明図で表現される。これら数33,数34は干
渉系であって、出力電流io =〔iod,ioq〕T は外乱
となる。ここで2軸成分を非干渉となるようにするため
には、前述の電流調節系と同様に数35に示すFなる伝
達特性を有する回路網を図12に挿入すればよく、その
結果、数36が得られる。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a conventional example of 2-axis conversion of an LC filter, which is the above-mentioned formula 33 or formula 34.
Is represented in this illustration. These equations 33 and 34 are an interference system, and the output current i o = [i od , i oq ] T becomes a disturbance. Here, in order to make the two axis components non-interfering, it suffices to insert a circuit network having a transfer characteristic F shown in Formula 35 into FIG. 12, as in the above-described current adjusting system. 36 is obtained.
【0064】[0064]
【数35】 [Equation 35]
【0065】[0065]
【数36】 [Equation 36]
【0066】この結果、2軸成分は独立となる。これは
電圧制御ループを構成している電圧調節器30の出力信
号w=〔wd ,wq 〕T に対して数37に示す演算を施
すことを意味しており、この数37は数38に変形する
ことが出来る。As a result, the biaxial components are independent. This is meant to applying operation shown in Formula 37 with respect to the output signal w = [w d, w q] T of the voltage regulator 30 constituting the voltage control loop, this number 37 number 38 It can be transformed into
【0067】[0067]
【数37】 [Equation 37]
【0068】[0068]
【数38】 [Equation 38]
【0069】図5は図4と同様に本発明の第3実施例を
表したLCフィルタの2軸変換の説明図である。ここ
で、wd の微分値をwdAとし、wq の微分値をwqAとす
ると、この図5に示すように電圧調節器30の出力にF
2 なる伝達特性(数38参照)を有する第1非干渉回路
網40を設置すれば、電圧調節器30の出力はそれぞれ
wdA,wqAとなる。但し図5においてm=1,n=ωで
ある。Similar to FIG. 4, FIG. 5 is an explanatory view of the biaxial conversion of the LC filter showing the third embodiment of the present invention. F Here, the differential value of w d and w dA, the differential value of w q When w qA, the output of the voltage regulator 30, as shown in FIG. 5
If the first non-interfering network 40 having the transfer characteristic of 2 (see Eq. 38) is installed, the output of the voltage regulator 30 becomes w dA and w qA , respectively. However, in FIG. 5, m = 1 and n = ω.
【0070】図7は本発明の第4実施例を表した回路図
であって電圧調節器30の構成を示している。d−q各
軸の電圧設定値vOSと各軸の成分電圧実際値vO との偏
差を増幅する第1ゲイン31(ゲインCV )を設け、前
記偏差とゲインとの演算結果であるCV (vS −v)を
得る。一方ではコンデンサ電流iC を第2ゲイン32
(ゲインKC )を介することでKC iC が得られるの
で、これら両者の和をSLとすると、このSL は数39
で表される。FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention and shows the configuration of the voltage regulator 30. d-q A first gain 31 (gain C V ) for amplifying the deviation between the voltage setting value v OS of each axis and the component voltage actual value v o of each axis is provided, and C is the calculation result of the deviation and the gain. Obtain V (v S −v). On the other hand, the capacitor current i C is set to the second gain 32.
Since K C i C is obtained through (gain K C ), if the sum of these two is S L , this S L is
It is represented by.
【0071】[0071]
【数39】 [Formula 39]
【0072】このSL を比例積分演算器33で比例積分
演算することで、数40で表されるインバータ電流指令
値iISが得られる。[0072] The S L a by proportional integral calculation in the proportional-plus-integral calculator 33, the inverter current command value i IS represented by the number 40 is obtained.
【0073】[0073]
【数40】 [Formula 40]
【0074】この数40で演算したインバータ電流指令
値iISを各軸の電流指令値とする。更にコンデンサ電流
iC は、iCd=iId−iOd,iCq=iIq−iOqから求め
られる。ここでコンデンサ電流iC は数41に示す如く
になる。The inverter current command value i IS calculated by the equation 40 is used as the current command value for each axis. Further, the capacitor current i C is obtained from i Cd = i Id -i Od and i Cq = i Iq -i Oq . Here, the capacitor current i C becomes as shown in Formula 41.
【0075】[0075]
【数41】 [Formula 41]
【0076】従って、vS −vO =Δvとするならば、
数39に示した値SL は、以下に記載の数42で表すこ
とが出来る。Therefore, if v S −v O = Δv, then
The value S L shown in Expression 39 can be expressed by Expression 42 described below.
【0077】[0077]
【数42】 [Equation 42]
【0078】即ち数40に示すようにSL は比例積分制
御され、常にSL →0となる。即ちSL =0に拘束制御
されることになる。3相/2相変換は下記の数43に示
す変換行列C1 により、α−β座標系に変換されるが、
α−β座標系における電圧v(a-b) ,電流i(a-b) は数
44に示す如くになる。That is, S L is proportional-integral controlled as shown in the equation 40, and S L → 0 is always maintained. That is, the constraint control is performed at S L = 0. The three-phase / two-phase conversion is converted into the α-β coordinate system by the conversion matrix C 1 shown in the following Expression 43.
The voltage v (ab) and the current i (ab) in the α-β coordinate system are as shown in Formula 44.
【0079】[0079]
【数43】 [Equation 43]
【0080】[0080]
【数44】 [Equation 44]
【0081】α−β座標系に変換されたこれら
v(a-b) ,i(a-b) は角周波数ωで回転するベクトルと
なるので、これを数45に記載の変換行列C2 を使って
d−q軸回転座標系に変換することにより、電圧v
(d-q) ,電流i(d-q) は数46に示す如くになる。Since these v (ab) and i (ab) converted into the α-β coordinate system are vectors that rotate at the angular frequency ω, they are converted into d- by using the conversion matrix C 2 shown in the equation 45. By converting to the q-axis rotating coordinate system, the voltage v
(dq) and the current i (dq) are as shown in Formula 46.
【0082】[0082]
【数45】 [Equation 45]
【0083】[0083]
【数46】 [Equation 46]
【0084】このとき、C0 =C1 C2 となるから、こ
の変換行列C0 は前述した数8で示されるものとなる。
前述の変換の結果、3相設定電圧vS はα−β座標系で
は数47、数48で表される。At this time, since C 0 = C 1 C 2 , this conversion matrix C 0 is expressed by the above-mentioned equation 8.
As a result of the above-mentioned conversion, the three-phase set voltage v S is expressed by Equations 47 and 48 in the α-β coordinate system.
【0085】[0085]
【数47】 [Equation 47]
【0086】[0086]
【数48】 [Equation 48]
【0087】又、d−q座標系では下記の数49とな
る。In the dq coordinate system, the following equation 49 is obtained.
【0088】[0088]
【数49】 [Equation 49]
【0089】図8は3相から2相への変換を実行するブ
ロック図であって、前述した数43、数45の演算を表
現している。この図8に図示の3相/2相変換回路は6
1,62,63なる3個の増幅器と、64,65,6
6,67成る4個の乗算器とで構成していて、これらに
より3相電圧・電流をd−q軸へ変換するのであるが、
数45に記載の cosωt, sinωt は外部信号であって、
2相正弦波発振器60がその周波数を制御している。外
部信号が固定の場合は内部同期となるので、2相正弦波
発振器60を例えばフェイズロックドループ回路を使っ
て商用電源の周波数に追従させるようにすれば、商用同
期となる。FIG. 8 is a block diagram for executing the conversion from three phases to two phases, and expresses the operations of the equations 43 and 45 described above. The 3-phase / 2-phase conversion circuit shown in FIG.
Three amplifiers 1, 62, 63 and 64, 65, 6
It is composed of four multipliers 6, 67, which convert the three-phase voltage / current to the dq axes.
Cos ωt and sin ωt described in the equation 45 are external signals,
A two-phase sine wave oscillator 60 controls the frequency. When the external signal is fixed, the internal synchronization is achieved. Therefore, if the two-phase sine wave oscillator 60 is made to follow the frequency of the commercial power source by using, for example, a phase locked loop circuit, the commercial synchronization is achieved.
【0090】ここで3相電圧ER ,ES ,ET と2相正
弦波発振器60の出力との間にθなる位相差があるなら
ば、商用電源周波数で回転する座標軸、即ちd−q軸で
のこれら3相電圧ER ,ES ,ET の成分であるEd ,
Eq の値は、 Ed =E1 ・E2 cosωt Eq =E1 ・E2 sinωt となり、d−q座標軸での信号となる。Here, if there is a phase difference of θ between the three-phase voltages E R , E S , and E T and the output of the two-phase sine wave oscillator 60, the coordinate axes rotating at the commercial power supply frequency, that is, dq The components of these three-phase voltages E R , E S , and E T on the axis are E d ,
The value of E q is E d = E 1 · E 2 cos ωt E q = E 1 · E 2 sin ωt, which is a signal on the dq coordinate axes.
【0091】[0091]
【発明の効果】この発明によれば、電圧形インバータを
制御するにあたって、電圧制御ループの内側に電流制御
ループを設け、電圧制御ループから電流制御ループへ与
える電流指令値を制限する構成にしているので、負荷側
で発生する過電流状態、例えば短絡事故や負荷が起動す
る際の大きな突入電流に対して保護すること、即ち電流
保護が容易になる効果が得られる。According to the present invention, in controlling the voltage source inverter, a current control loop is provided inside the voltage control loop to limit the current command value given from the voltage control loop to the current control loop. Therefore, an effect of facilitating protection against an overcurrent state generated on the load side, for example, a short-circuit accident or a large inrush current when the load starts, that is, current protection, can be obtained.
【0092】これら電圧・電流信号を所謂回転座標系で
あるd−q軸成分に分解し、電圧制御ループを構成して
いる電圧調節器の出力側と電流制御ループを構成してい
る電流調節器の出力側とに、それぞれ非干渉回路網を別
個に設けることにより、d軸成分とq軸成分とを独立し
てスカラ量で制御することが出来るので、これら制御ル
ープの試験・調整が容易に行える効果が得られる。These voltage / current signals are decomposed into so-called rotating coordinate system dq axis components, and a current controller forming a current control loop with the output side of the voltage controller forming a voltage control loop. Since the non-interference network is separately provided on the output side of each, the d-axis component and the q-axis component can be independently controlled by the scalar amount, so that the test and adjustment of these control loops can be easily performed. The effect can be obtained.
【0093】更に電圧調整手段は可変構造形にして所謂
滑り状態制御を行わせる。図9は可変構造形電圧調整器
の応答を表したグラフであるが、この図9のグラフに示
すように、滑り制御により動作点がP点にあっても、動
作を切り換え直線SL =0の上に拘束し、更にその原点
へ向かって制御するようにしている。このSL =0の直
線上では前述した数42に示している微分方程式に従う
ので、負荷のパラメータとは無関係になる。それ故、整
流器などのように非線形特性の負荷が接続されている場
合でも出力電圧は常に目標値に向かって瞬時に制御され
るので、出力電圧波形の歪み率を小さな値に抑制するこ
とが出来るし、SL =0なる直線上で原点へ向かって制
御すると、電圧偏差Δvは制御の行き過ぎを生じること
なく原点へ収束する。即ち出力電圧は時間遅れを生じる
ことなく高速で目標値に追従することとなる。Further, the voltage adjusting means has a variable structure so as to perform a so-called sliding state control. FIG. 9 is a graph showing the response of the variable structure type voltage regulator. As shown in the graph of FIG. 9, even if the operating point is at the point P due to the slip control, the operation is switched to the straight line S L = 0. It is constrained on top of it and is controlled toward the origin. On the straight line of S L = 0, the differential equation shown in the above equation 42 is followed, so that it has nothing to do with the parameter of the load. Therefore, even when a non-linear characteristic load such as a rectifier is connected, the output voltage is always instantaneously controlled toward the target value, and the distortion factor of the output voltage waveform can be suppressed to a small value. Then, when the control is performed toward the origin on the straight line S L = 0, the voltage deviation Δv converges on the origin without causing an excessive control. That is, the output voltage quickly follows the target value without causing a time delay.
【図1】本発明の第1実施例を表した回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施例を表した回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図3】図2の第2実施例回路に図示のLCフィルタの
各部の電圧,電流を記載した回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing voltages and currents of respective parts of the LC filter shown in the second embodiment circuit of FIG.
【図4】本発明の第3実施例を表したLCフィルタの2
軸変換の説明図FIG. 4 is an LC filter 2 showing a third embodiment of the present invention.
Illustration of axis conversion
【図5】本発明の第3実施例を表したLCフィルタの2
軸変換の説明図FIG. 5 is a second LC filter showing a third embodiment of the present invention.
Illustration of axis conversion
【図6】インバータのパルス幅変調制御用信号の変換を
説明する説明図FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating conversion of a pulse width modulation control signal of an inverter.
【図7】本発明の第4実施例を表した回路図FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図8】3相から2相への変換を実行するブロック図FIG. 8 is a block diagram for performing conversion from three phases to two phases.
【図9】可変構造形電圧調整器の応答を表したグラフFIG. 9 is a graph showing the response of the variable structure type voltage regulator.
【図10】出力側にリアクトルとコンデンサとで構成し
たフィルタを備えて瞬時電圧制御を行っている電圧形イ
ンバータの制御回路の従来例を示した回路図FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional example of a control circuit of a voltage source inverter that is provided with a filter composed of a reactor and a capacitor on the output side and performs instantaneous voltage control.
【図11】LCフィルタの2軸変換の従来例を説明する
説明図FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a conventional example of two-axis conversion of an LC filter.
【図12】LCフィルタの2軸変換の従来例を説明する
説明図FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a conventional example of two-axis conversion of an LC filter.
2 直流電源 3 インバータ 4 LCフィルタ 5 フィルタリアクトル 6 フィルタコンデンサ 7 負荷 11 出力電圧検出器 12 整流器 13 電圧設定器 14 平均値電圧調節器 15 V/F変換器 16 メモリー 17 乗算器 18 電圧調節器 21 インバータ電流検出器 22 電流調節器 23 出力電流検出器 30 電圧調節器 31 第1ゲイン 32 第2ゲイン 33 比例積分演算器 40 第1非干渉回路網 50 第2非干渉回路網 60 2相発振器 70 制御信号変換回路 iC コンデンサ電流 iI インバータ電流 iIS インバータ電流指令値 iO 出力電流 vC コンデンサ電圧 vI インバータ電圧 vM 平均値電圧 vMS 平均値電圧指令値 vO 出力電圧 vOS 出力電圧指令値2 DC power supply 3 Inverter 4 LC filter 5 Filter reactor 6 Filter capacitor 7 Load 11 Output voltage detector 12 Rectifier 13 Voltage setting device 14 Average value voltage regulator 15 V / F converter 16 Memory 17 Multiplier 18 Voltage regulator 21 Inverter Current detector 22 Current regulator 23 Output current detector 30 Voltage regulator 31 First gain 32 Second gain 33 Proportional integral calculator 40 First non-interference network 50 Second non-interference network 60 Two-phase oscillator 70 Control signal Conversion circuit i C Capacitor current i I Inverter current i IS Inverter current command value i O Output current v C Capacitor voltage v I Inverter voltage v M Average value voltage v MS Average value voltage command value v O Output voltage v OS Output voltage command value
Claims (5)
力側にリアクトルとコンデンサとでなるフィルタを設
け、このフィルタ出力側で検出する出力電圧検出値と別
途に設定する出力電圧指令値との偏差を入力して、この
入力偏差を零にする制御信号を出力する電圧調節手段を
備え、この電圧調節手段の出力信号で前記インバータを
制御する電圧形インバータの制御回路において、 前記電圧調節手段が出力する制御信号と前記インバータ
出力側で検出するインバータ電流検出値との偏差を入力
して、この入力偏差を零にする制御信号を出力する電流
調節手段を備え、この電流調節手段の出力信号で前記イ
ンバータを制御することを特徴とする電圧形インバータ
の制御回路。1. A filter comprising a reactor and a capacitor is provided on an AC output side of an inverter for converting DC to AC, and a deviation between an output voltage detection value detected at the filter output side and an output voltage command value set separately. In the control circuit of the voltage source inverter for controlling the inverter with the output signal of the voltage adjusting means, the voltage adjusting means outputs Inputting the deviation between the control signal and the detected value of the inverter current detected on the inverter output side, the current adjusting means for outputting a control signal for making the input deviation zero is provided. A control circuit for a voltage source inverter, which controls the inverter.
力側にリアクトルとコンデンサとでなるフィルタを設
け、このフィルタ出力側で検出する出力電圧検出値と別
途に設定する出力電圧指令値との偏差を入力して、この
入力偏差を零にする制御信号を出力する電圧調節手段を
備え、この電圧調節手段の出力信号で前記インバータを
制御する電圧形インバータの制御回路において、 前記出力電圧指令値と出力電圧検出値及び前記インバー
タ出力側で検出するインバータ電流検出値をそれぞれd
軸とq軸による同期回転座標系の2つの成分に変換し、
各軸毎の出力電圧指令値と出力電圧検出値との偏差を零
にする制御信号を別個に出力する電圧調節手段と、前記
電圧調節手段が出力する各軸毎の制御信号と前記インバ
ータ出力側で検出する各軸毎のインバータ電流検出値と
の偏差を零にする制御信号を別個に出力する電流調節手
段と、これら電流調節手段のd軸出力信号とq軸出力信
号を入力して、前記インバータを制御する制御率と位相
角とに変換する制御信号変換手段とを備えていることを
特徴とする電圧形インバータの制御回路。2. A deviation between an output voltage detection value detected at the filter output side and an output voltage command value set separately is provided on the AC output side of an inverter for converting DC to AC, and a filter including a reactor and a capacitor is provided. In the control circuit of the voltage source inverter for controlling the inverter by the output signal of the voltage adjusting means, the voltage adjusting means for outputting a control signal for inputting The output voltage detection value and the inverter current detection value detected at the inverter output side are respectively d
Convert to two components of the synchronous rotation coordinate system by the axis and q axis,
Voltage adjusting means for separately outputting a control signal for making the deviation between the output voltage command value for each axis and the output voltage detection value zero, a control signal for each axis output by the voltage adjusting means, and the inverter output side The current adjusting means for separately outputting a control signal for making the deviation from the detected value of the inverter current for each axis detected by 1. and the d-axis output signal and the q-axis output signal of these current adjusting means are inputted, A control circuit for a voltage source inverter, comprising: a control signal converting means for converting a control rate for controlling the inverter and a phase angle.
力側にリアクトルとコンデンサとでなるフィルタを設
け、このフィルタ出力側で検出する出力電圧検出値と別
途に設定する出力電圧指令値との偏差を入力して、この
入力偏差を零にする制御信号を出力する電圧調節手段を
備え、この電圧調節手段の出力信号で前記インバータを
制御する電圧形インバータの制御回路において、 前記出力電圧指令値と出力電圧検出値及び前記インバー
タ出力側で検出するインバータ電流検出値をそれぞれd
軸とq軸による同期回転座標系の2つの成分に変換し、
各軸毎の出力電圧指令値と出力電圧検出値との偏差を零
にする制御信号を別個に出力する電圧調節手段と、これ
ら電圧調節手段の出力側に設けた第1非干渉回路網と、
この第1非干渉回路網が出力する各軸毎の制御信号と前
記インバータ出力側で検出する各軸毎のインバータ電流
検出値との偏差を零にする制御信号を別個に出力する電
流調節手段と、これら電流調節手段の出力側に設けた第
2非干渉回路網と、この第2非干渉回路網のd軸出力信
号とq軸出力信号を入力して前記インバータを制御する
制御率と位相角とに変換するの制御信号変換手段とを備
えていることを特徴とする電圧形インバータの制御回
路。3. A filter comprising a reactor and a capacitor is provided on the AC output side of an inverter for converting DC to AC, and a deviation between an output voltage detection value detected on the filter output side and an output voltage command value set separately. In the control circuit of the voltage source inverter for controlling the inverter by the output signal of the voltage adjusting means, the voltage adjusting means for outputting a control signal for inputting The output voltage detection value and the inverter current detection value detected at the inverter output side are respectively d
Convert to two components of the synchronous rotation coordinate system by the axis and q axis,
Voltage adjusting means for separately outputting a control signal for making the deviation between the output voltage command value and the output voltage detected value for each axis zero, and a first non-interference circuit network provided on the output side of these voltage adjusting means,
Current adjusting means for separately outputting a control signal for making the deviation between the control signal for each axis output from the first non-interference circuit network and the inverter current detection value for each axis detected at the inverter output side zero. A second non-interference network provided on the output side of the current adjusting means, and a control rate and a phase angle for controlling the inverter by inputting the d-axis output signal and the q-axis output signal of the second non-interference network. A control circuit for a voltage source inverter, comprising:
かに記載の電圧形インバータの制御回路において、前記
電圧調節手段は、前記出力電圧検出値と別途に設定する
出力電圧指令値との偏差値に比例する量を演算する第1
ゲインと、前記フィルタ出力側で検出する出力電圧検出
値の微分値を演算する電圧微分値演算手段と、この電圧
微分値に比例する量を演算する第2ゲインと、これら第
1ゲインの出力と第2ゲインの出力とを加算する加算手
段と、この加算演算結果を比例積分する比例積分演算手
段とで構成していることを特徴とする電圧形インバータ
の制御回路。4. The control circuit for a voltage source inverter according to claim 1, 2, or 3, wherein the voltage adjusting means sets an output voltage command value that is set separately from the output voltage detection value. The first to calculate the amount proportional to the deviation value from
A gain, a voltage differential value calculation means for calculating a differential value of an output voltage detection value detected on the filter output side, a second gain for calculating an amount proportional to the voltage differential value, and outputs of these first gains. A control circuit for a voltage source inverter, comprising: an addition means for adding the output of the second gain and a proportional-plus-integral calculation means for proportionally integrating the result of the addition operation.
回路において、前記フィルタ出力側で検出する出力電圧
検出値の微分値を演算する電圧微分値演算手段は、前記
フィルタへ入力するインバータ出力電流と前記フィルタ
の出力電流との差分から得ることを特徴とする電圧形イ
ンバータの制御回路。5. The control circuit for a voltage source inverter according to claim 4, wherein the voltage differential value calculation means for calculating a differential value of the output voltage detection value detected at the filter output side is an inverter output input to the filter. A control circuit for a voltage source inverter, which is obtained from a difference between a current and an output current of the filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4226307A JPH0678552A (en) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | Control circuit for voltage inverter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4226307A JPH0678552A (en) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | Control circuit for voltage inverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0678552A true JPH0678552A (en) | 1994-03-18 |
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ID=16843158
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Country Status (1)
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JP (1) | JPH0678552A (en) |
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1992
- 1992-08-26 JP JP4226307A patent/JPH0678552A/en active Pending
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